专利名称：一种金属液凝固过程中预测缩孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种金属液凝固过程中预测缩孔的方法。
背景技术：
铸件的凝固过程除了固液界面迁移外，还伴随着传热、传质的运动，铸件的许多缺陷都与凝固过程密切相关。铸件凝固过程的计算机仿真模拟，可以形象描述这一变化过程， 对于分析铸造缺陷、预测铸件质量、优化铸造工艺有积极的作用。目前计算机在模拟铸造过程中的应用主要集中在以下4个方面充型凝固模拟、 缩孔预测、凝固过程应力模拟和凝固过程微观组织模拟。其中，缩孔预测尤其重要。为了预测铸件缩孔的产生及其程度(缩孔形状、尺寸)，考虑了缩孔生成的机理凝固解析是必要的，但是严密的解析非常困难，实际上往往采用以下几种简易方法来预测它
们的产生1、热导法。判断缩孔产生的条件Kd =^rrS Il^ra & 2、压力梯度法，判断缩
PBlal 界值。
孔产生的条件E临界值。3、液体金属补缩距离法。判断缩孔产生的条件是液
体金属补缩有效距离<需要补缩的距离。但是该方法不适用于形状复杂的构件。4、直接模拟法。判断缩孔产生的条件是压力<气泡发生临界压力，及自由表面下降。该方法的特征是能评估冒口压头，也能评估多个冒口的干扰；但是计算时间长，占用内存多。另外，也可以
采用O/法或G / 法。上述两方法判断缩孔产生的条件是，G/或G /、A7,小于或等于临界值。但是上述各种方法对合金尤其是非晶合金凝固过程缩孔预测的精度较低。
发明内容
为了克服现有技术中对合金凝固过程缩孔预测的精度较低的问题，本发明提供了一种金属液凝固过程中预测缩孔的方法，该方法对合金液凝固过程缩孔预测的精度高，并且应用范围广。本发明公开的金属液凝固过程中预测缩孔的方法，包括(1)、获取金属液的温度场数据；O)、选取进行预测的单元为当前单元，结合所述温度场数据，获取当前单元的粘度μ，并获取补缩距离d和临界粘度
权利要求
1.一种金属液凝固过程中预测缩孔的方法，包括(I)、获取金属液的温度场数据；O)、选取进行预测的单元为当前单元，结合所述温度场数据，获取当前单元的粘度μ， 并获取补缩距离d和临界粘度μ。；(3)、根据获得的y、d以及μ。，按照判据μ彡μ。^d进行判断，如果满足上述判据， 可判断当前单元为缩孔单元；其中，e为自然对数底。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(1)中温度场数据通过传热学方程计算得到。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述通过传热学方程计算温度场数据的方法包括(II)、选取任一单元，基于上一时刻的温度场数据，得出该单元上一时刻的温度数据； 然后通过热传导、热对流、热辐射计算该单元从上一时刻到当前时刻的总热量变化值，通过该总热量变化值，采用温度变化方程计算该单元从上一时刻到当前时刻的温度变化值；再基于上一时刻的温度数据和从上一时刻到当前时刻的温度变化值，得到该单元当前时刻的温度数据；所述温度变化方程为
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，获取当前单元的粘度μ的方法为 结合温度场数据，获取当前单元的温度数据，根据当前单元的温度数据，获得当前单元的粘度μ。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述临界粘度μ。的获取方法为针对固定的金属材料，基于固定的模型和压铸工艺条件，进行实际压铸，得到铸件；对铸件进行剖分确定铸件内部缩孔的位置和大小；然后，设定预测临界粘度，采用基础判据μ ^ μ。进行模拟分析，获得包括缩孔位置和大小的模拟结果，将模拟结果与铸件内部缩孔的位置和大小进行对照，如果模拟结果与实际铸件中缩孔的位置和大小不相同，则调整预测临界粘度，再进行模拟分析；如果模拟结果与实际铸件中缩孔的位置和大小相同，则该预测临界粘度即为临界粘度μ。。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述补缩距离d的获取方法为针对固定的金属材料，基于固定的模型和压铸工艺条件，进行实际压铸，得到铸件；对铸件进行剖分确定铸件内部缩孔的位置和大小；然后，根据获取的临界粘度μ。，设定预测补缩距离，采用判据μ ^ μ。^d进行模拟分析，获得包括缩孔位置和大小的模拟结果，将模拟结果与铸件内部缩孔的位置和大小进行对照，如果模拟结果与实际铸件中缩孔的位置和大小不相同，则调整预测临界粘度，再进行模拟分析；如果模拟结果与实际铸件中缩孔的位置和大小相同，则该预测补缩距离即为补缩距离d。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述进行模拟分析的方法包括先进行缩孔熔池划分，然后进行收缩量计算，即可获得缩孔的位置和大小。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述收缩量计算方法包括分别计算液态收缩量 Vls和凝固收缩量Vss，然后取液态收缩量Vls和凝固收缩量Vss之和。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，凝固收缩量Vss可按凝固收缩量方程计算，所述凝固收缩量方程为V ss= V c· Ss 式中Vss为当前单元的凝固收缩量，单位为Hl3 ；V。为当前单元的体积，单位为m3 ;Ss为金属的凝固收缩率，单位为％。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，液态收缩量Vls可按液态收缩量方程计算，所述液态收缩量方程为Vls = Vc . S1 . (T' -τ)式中vis为当前单元的液态收缩量，单位为m3 ；V。为当前单元的体积，单位为m3 ；S1为金属的液态收缩率，单位为K—1 ；T'为当前单元上一时刻的温度，单位为K ;τ为当前单元当前时刻的温度，温度为K。
全文摘要
本发明提供了一种金属液凝固过程中预测缩孔的方法，包括(1)获取金属液的温度场数据；(2)选取进行预测的单元为当前单元，结合所述温度场数据，获取当前单元的粘度μ，并获取补缩距离d和临界粘度μc；(3)根据获得的μ、d以及μc，按照判据μ≥μc·ed进行判断，如果满足上述判据，可判断当前单元为缩孔单元；其中，e为自然对数底。该方法对合金液凝固过程缩孔预测的精度高，并且应用范围广。
文档编号B22D11/055GK102294466SQ20101021642
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者吴波, 孙亚轩, 郝良品 申请人:比亚迪股份有限公司